[发明专利]等离子体涂布聚丙烯物体的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是非临时申请，要求2007年10月15日提交的名称为“PROCESSFOR PLASMA COATING A POLYPROPYLENE OBJECT(等离子体涂布聚丙烯物体的方法)”的美国临时专利申请号60/980,005的优先权，其中将其内容并入本申请作为参考，相当于在下文中包含其全部内容。本申请还要求2007年10月22日提交的名称为“PROCESS FOR PLASMA COATING APOLYPROPYLENE OBJECT(等离子体涂布聚丙烯物体的方法)”的美国临时专利申请号60/981,609的优先权，其中将其内容并入本申请作为参考，相当于在下文中包含其全部内容。

发明背景和概述

聚丙烯瓶子的氧渗透性通常劣于用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的类似瓶子。一种改善聚丙烯瓶子防渗性的方法是在聚丙烯表面上提供薄涂层。有利地通过等离子体涂布技术来施加该涂层。尽管有该技术，等离子体涂布聚丙烯瓶的氧防渗性能仍然劣于PET瓶。因此仍然需要改善基于聚丙烯的瓶子的防渗性能。

本发明至少部分解决了上述问题。已经发现涂布瓶子的防渗性能受内壁表面构形的不利影响。在内壁构形变化低于施加涂层的厚度时，已经观察到显著的防渗性能改善。通常，优选表面构形是光滑的，特征为均方根表面粗糙度变化低于100纳米，更加优选变化低于50纳米。

因此在本发明的一个方面中，提供的聚丙烯瓶特征为具有这样的内表面构形，使得最高点到最低点的变化低于100纳米。

已经确定几种获得该光滑表面构形的技术。这些方法包括调节预成形生产期间的注塑条件，使用优化的树脂设计，以及使用高度抛光的预成型体模具成孔销(pre-form mold core pin)。因此，本发明的另一个方面是一种生产具有平滑内表面构形的聚丙烯瓶的方法，包括使用一种或多种上述列举技术的步骤。

一旦制备本发明聚丙烯瓶，可以使用本领域已知的等离子体涂布技术施加防渗涂层。一个特别优选的涂布系统公开于WO2006/12156，本申请并入全部内容作为参考。该涂布瓶子特征为氧防渗性能。因此，本发明的另一个方面是具有某些氧防渗性能特征的等离子体涂布聚丙烯瓶。

发明详细说明

本发明的一个方面是一种改善等离子体涂布物体的氧防渗性能的方法，其中所述等离子体涂布物体包含聚烯烃树脂。本方法包括确保物体要涂布表面的均方根表面粗糙度变化为100纳米或更小，更优选50纳米或更小的步骤。

均方根表面粗糙度(“RMS”)是表面上全部点与这些数据的平均值的几何平均偏差，它可以根据以下公式表达：

RMS＝[∑(Z_i-Z_avg)²/N]^1/2

其中Z_i是数据点i的像点高度；Z_avg是全部数据点的像点高度的平均值，和N是数据点总数。

为了进行粗糙度测量，可以使用原子力显微术(AFM)成像。一个合适的AFM成像设备是Digital Instruments Nano Scope IV，MultiMode J AFM，设置为相位检测的轻敲模式(Tapping Mode)。可以使用纳米探测器尖端(tips)。合适的操作参数包括例如尖端L为235微米，尖端比为5-10纳米，弹簧常数为37-55N/m，F0为159-164kHz，轻敲比(tapping ratio)为0.83，调谐电压(tuning voltage)设置为1.5v。可以使用软件例如Adobe Photoshop v 7.0进行成像后加工。可以使用用于Digital Instruments Nano Scope IV(软件版本5.30r3sr3)的Digitial Instruments/Veeco软件进行计算。

涂布的物体包含聚烯烃材料。通常以这样的方法成形聚烯烃物体，该方法包括将聚烯烃树脂引入模具的步骤，该模具包含相应于要涂布物体表面的表面。某些情况下可以两步方法形成所述物体，例如在注坯拉伸吹塑(“ISBM”)情况下，首先在成孔销(core pin)周围注入聚烯烃树脂，形成预成型体模具，然后在第二步骤中，将空气或其它惰性气体压入预成型体模具，使得预成型体模具膨胀从而填充该物体模具。其它情况例如注塑的情况下，通过直接将熔融树脂注入所述物体模具中来形成成品。